专利名称：一种高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法
技术领域：
本发明涉及高压开关用Cu-Cr合金零件加工技术领域，具体涉及一种高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法。
背景技术：
Cu-Cr合金由于具有强度硬度高、导热性和导电性好以及抗腐蚀性强等优点而广泛应用于制备电阻电极、触头材料、集成电路引框架等要求高导电率高强度的产品，尤其是在大功率真空高压开关中Cu-Cr合金更显示出广阔的应用前景。近年来，国家投入大量资金对城乡电网进行改造，对高压开关类产品的需求量大 增，国内各高压开关制造厂在引进技术的同时，研制生产了各类高电压等级的开关类新产品。高压开关中的各主要工作零件如触头、触指和触头座类零件，由于要求高的导电、导热性和相应的机械性能，一般均采用纯铜或Cu-Cr合金制造。高压开关触头用Cu-Cr合金的理想性能为导电率彡80% IACS，抗拉强度彡450MPa，硬度彡110HB，要求Cr含量为O. 6 O. 8%最为合适。由于原材料价格高，因此零件制造过程中材料的利用率对成本影响很大。目前，采用Cu-Cr合金制备高压开关触头、触指或触头座类零件的传统加工工艺是将铸锭经多道次加热、挤压获得最终产品。目前的加工方法工序多、能耗大、产品利用率低、成本高。因此，迫切需要开发一种高压开关用Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的短流程低成本加工技术，以在满足产品使用要求的前提下，降低生产成本，提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加
工方法。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是一种高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法，包括以下步骤(I)熔炼步骤在木炭层覆盖下加热熔化电解铜板，加热温度为1150 12501，力口热持续时间为40 60分钟，待电解铜板熔化后升温至1350 1500°C并加入纯铬或Cu-Cr中间合金继续进行熔炼，加入纯铬或Cu-Cr中间合金2 5分钟后搅拌一次，熔炼10 15分钟后出炉；(2)保温步骤将步骤(I)熔炼制得的熔液转移至保温炉内进行保温储存，并进行充分扒渣，保温温度为1250 1400°C ；(3)浇注挤压步骤采用压力下凝固结晶成型技术，先将挤压模具预热，预热温度为300 400°C，之后将保温炉内的熔液浇注到所述挤压模具的型腔内，浇注温度为1200 1300°C，然后开启压机下行，进行液态下直接挤压成型，单位挤压力控制为300MPa lOOOMPa，保压时间为I 2分钟，然后压机回程，制得坯料；(4)机加工步骤将步骤(3)制得的坯料按高压开关用Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的尺寸进行机加工，制得高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件。优选的，步骤(3)中，单位挤压力控制为900MPa lOOOMPa，保压时间为2分钟。本发明提供的高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法采用压力下凝固结晶成型技术，即在浇注挤压步骤中采用液态下的直接挤压成型方法制备坯料。因此本发明提供的高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法具有以下优点工艺流程短，材料利用率高，产品性能优异，生产成本低。本发明提供的高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法主要用于制造高压开关自力型触指、触头、触头座等产品，具有很好的市场前景。
具体实施例方式实施例I
本实施例高压开关Cu-Cr合金触头零件的加工方法,包括以下步骤(I)熔炼步骤先向有芯感应电炉中加入电解铜板，然后立即加入木炭，木炭的覆盖厚度约100mm，在木炭层覆盖下加热熔化电解铜板，在加热熔化电解铜板的过程中保证熔融液面被木炭完全覆盖，通过木炭覆盖层隔绝大部分空气来实现电解铜板的熔化过程在微氧化气氛下进行，加热温度为1150°C，加热持续时间为60分钟，待电解铜板熔化后升温至1500°C并加入纯铬继续进行熔炼，加入纯铬2分钟后搅拌一次，熔炼15分钟后出炉；制得的熔液中Cr的重量百分比含量为O. 8% ;(2)保温步骤将步骤(I)熔炼制得的熔液转移至保温炉内进行保温储存，并进行充分扒渣，保温温度为1400°C ；(3)浇注挤压步骤先将挤压模具预热，预热温度为400°C，之后将保温炉内的熔液浇注到所述挤压模具的型腔内，浇注温度为1300°C，然后开启压机下行，进行液态下直接挤压成型，单位挤压力控制为300MPa，保压时间为I分钟，然后压机回程，制得坯料；(4)机加工步骤将步骤⑶制得的坯料按高压开关用Cu-Cr合金触头零件的尺寸进行机加工，制得高压开关Cu-Cr合金触头零件。实施例2本实施例高压开关Cu-Cr合金触指零件的加工方法,包括以下步骤(I)熔炼步骤先向有芯感应电炉中加入电解铜板，然后立即加入木炭，木炭的覆盖厚度约120mm，在木炭层覆盖下加热熔化电解铜板，在加热熔化电解铜板的过程中保证熔融液面被木炭完全覆盖，通过木炭覆盖层隔绝大部分空气来实现电解铜板的熔化过程在微氧化气氛下进行，加热温度为1250°C，加热持续时间为40分钟，待电解铜板熔化后升温至13500C并加入Cu-Cr中间合金继续进行熔炼，加入Cu-Cr中间合金5分钟后搅拌一次，熔炼10分钟后出炉；制得的熔液中Cr的重量百分比含量为O. 6% ；(2)保温步骤将步骤(I)熔炼制得的熔液转移至保温炉内进行保温储存，并进行充分扒渣，保温温度为1250°C ；(3)浇注挤压步骤先将挤压模具预热，预热温度为300°C，之后将保温炉内的熔液浇注到所述挤压模具的型腔内，浇注温度为1200°C，然后开启压机下行，进行液态下直接挤压成型，单位挤压力控制为lOOOMPa，保压时间为I分钟，然后压机回程，制得坯料；(4)机加工步骤将步骤(3)制得的坯料按高压开关用Cu-Cr合金触指零件的尺寸进行机加工，制得高压开关Cu-Cr合金触指零件。实施例3本实施例高压开关Cu-Cr合金触头座零件的加工方法,包括以下步骤(I)熔炼步骤先向有芯感应电炉中加入电解铜板，然后立即加入木炭，木炭的覆盖厚度约150mm，在木炭层覆盖下加热熔化电解铜板，在加热熔化电解铜板的过程中保证熔融液面被木炭完全覆盖，通过木炭覆盖层隔绝大部分空气来实现电解铜板的熔化过程在微氧化气氛下进行，加热温度为1200°C，加热持续时间为60分钟，待电解铜板熔化后升温至1450°C并加入纯铬继续进行熔炼，加入纯铬3分钟后搅拌一次，熔炼15分钟后出炉；制得的熔液中Cr的重量百分比含量为O. 7% ;(2)保温步骤将步骤(I)熔炼制得的熔液转移至保温炉内进行保温储存，并进行充分扒渣，保温温度为1300°C ；
(3)浇注挤压步骤先将挤压模具预热，预热温度为400°C，之后将保温炉内的熔液浇注到所述挤压模具的型腔内，浇注温度为1300°C，然后开启压机下行，进行液态下直接挤压成型，单位挤压力控制为900MPa，保压时间为2分钟，然后压机回程，制得坯料；(4)机加工步骤将步骤(3)制得的坯料按高压开关用Cu-Cr合金触头座零件的尺寸进行机加工，制得高压开关Cu-Cr合金触头座零件。本发明实施例I-实施例3制得的高压开关Cu-Cr合金触头、触指和触头座零件主要应用于220kv以上大功率真空断路器开关触头行业，是远距离高压输电设备的必要元件。实施例I提供的高压开关Cu-Cr合金触头零件的导电率为81% IACS，抗拉强度470MPa，硬度110HB。实施例2提供的高压开关Cu-Cr合金触指零件的导电率80% IACS,抗拉强度480MPa，硬度113HB。实施例3提供的高压开关Cu-Cr合金触头座零件的导电率84% IACS,抗拉强度4650MPa，硬度112HB。实施例I-实施例3提供的高压开关Cu-Cr合金零件均满足高压开关产品性能指标要求。本发明实施例I-实施例3提供的加工方法均采用压力下凝固结晶成型技术制备高压开关Cu-Cr合金触头、触指和触头座零件，较之传统的热挤压塑性成型加工方法，降低了挤压力，缩短了生产流程，并且节约了原材料，降低了生产成本，提高了生产效率。
权利要求
1.一种高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)熔炼步骤在木炭层覆盖下加热熔化电解铜板，加热温度为1150 12501，加热持续时间为40 60分钟，待电解铜板熔化后升温至1350 1500°C并加入纯铬或Cu-Cr中间合金继续进行熔炼，加入纯铬或Cu-Cr中间合金2 5分钟后搅拌一次，熔炼10 15分钟后出炉； (2)保温步骤将步骤(I)熔炼制得的熔液转移至保温炉内进行保温储存，并进行充分扒渣，保温温度为1250 1400°C ； (3)浇注挤压步骤先将挤压模具预热，预热温度为300 400°C，之后将保温炉内的熔液浇注到所述挤压模具的型腔内，浇注温度为1200 1300°C，然后开启压机下行，进行液态下直接挤压成型，单位挤压力控制为300MPa lOOOMPa，保压时间为I 2分钟，然后压机回程，制得坯料； (4)机加工步骤将步骤(3)制得的坯料按高压开关用Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的尺寸进行机加工，制得高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件。
2.根据权利要求I所述的高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法，其特征在于，步骤(3)中，单位挤压力控制为900MPa lOOOMPa，保压时间为2分钟。
全文摘要
本发明涉及高压开关用Cu-Cr合金零件加工技术领域，具体公开了一种高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件的加工方法。高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件加工方法步骤为熔炼在木炭层覆盖下加热熔化电解铜板，然后加入纯铬或Cu-Cr中间合金继续进行熔炼得熔液；保温将熔液转移至保温炉内进行保温储存，并进行充分扒渣；浇注挤压将保温炉内的熔液浇注到所述挤压模具的型腔内，然后开启压机下行，进行液态下直接挤压成型制得坯料；经机加工制得高压开关Cu-Cr合金触头、触指或触头座类零件。本发明提供的加工方法采用压力下凝固结晶成型技术，工艺流程短，材料利用率高，产品性能优异，生产成本低。
文档编号B22D18/02GK102672421SQ20121000734
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者刘亚民, 周延军, 国秀花, 宋克兴, 张彦敏, 李红霞, 贾淑果, 赵培峰, 郜建新 申请人:河南科技大学